(57)【要約】【課題】  ディスク表面のレーザーテクスチャの形成方法の提供。【解決手段】  ディスクの表面のランディングゾーン（ｌａｎｄｉｎｇ  ｚｏｎｅ）に多くの凹孔を形成する方法であり、これにより上述の問題を解決する。本発明の方法によると、まず、表層にニッケル−りん合金が電気めっきされたアルミ基板に対して、パルスレーザーを集光後にアルミ基板の内径エリア（０．６５インチ〜０．７８インチ）の表面（このエリアはいわゆるランディングゾーンと称される）に、パルスレーザーとパルス幅を制御する方式により照射し、アルミ基板表層のニッケル−りん合金に多くの凹孔を形成し、且つリムレス（ｒｉｍｌｅｓｓ）の凹孔を形成し、ヘッドが飛行するＣＳＳゾーンを形成する。【選択図】        図１０
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
エネルギー量を０．５μＪ〜６μＪに制御したパルスレーザーを利用しディスクのアルミ基板（２０）表面（２０１）に凹孔（２１）を形成することを特徴とする、ディスク表面のレーザーテクスチャの形成方法。
【請求項２】
パルスレーザーを波長１０６４ｎｍのガウス状のレーザービーム（ａ  ｂｅａｍ  ｏｆ  Ｇａｕｓｓｉａｎ  ｐｒｏｆｉｌｅ），即ちＴＥＭ00  モードを有するパルス式Ｎｄ−ＹＶＯ４固体レーザーシステムのパルスレーザーとすることを特徴とする、請求項１記載のディスク表面のレーザーテクスチャの形成方法。
【請求項３】
パルスレーザーのパルス幅を２０ｎｓ〜９０ｎｓとすることを特徴とする、請求項１記載のディスク表面のレーザーテクスチャの形成方法。
【請求項４】
凹孔（２１）をアルミ基板（２０）の内径エリア０．６５インチ〜０．７８インチの表面に形成することを特徴とする、請求項１記載のディスク表面のレーザーテクスチャの形成方法。
【請求項５】
凹孔（２１）のバンプ高度を０Åより低くすることを特徴とする、請求項１記載のディスク表面のレーザーテクスチャの形成方法。
【請求項６】
凹孔（２１）の深さを１０Å〜２０Åとすることを特徴とする、請求項１記載のディスク表面のレーザーテクスチャの形成方法。
【請求項７】
凹孔（２１）をリムレスの凹孔とすることを特徴とする、請求項１記載のディスク表面のレーザーテクスチャの形成方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は一種のハードディスクの表面処理方法に係り、特に、ハードディスクのコンタクトスタートストップゾーン（ｃｏｎｔａｃｔ−ｓｔａｒｔ−ｓｔｏｐ  Ｚｏｎｅ；ＣＳＳ  Ｚｏｎｅ）内の表面に、凹孔を生成する方法であり、スライダーとディスク表面の摩擦を減らすことのできるディスク表面のレーザーテクスチャの形成方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
一般にハードディスクはクリーンルーム内で金属ケース内にパッケージされ、その組成は、ケースと一体とされた制御基板を具え、図１、２に示されるように、その内部に、ディスク（或いはメディア）１０、ヘッド１１（図３、４参照）、アクチュエータ１２、及びスピンドルモータ１３を具え、そのうちアクチュエータ１２前端よりサスペンション１４が延伸され、ヘッド１１とスライダー１５はサスペンション１４の下方に設けられている。
【０００３】
ディスク１０の表面は基本的に二つのゾーン（図１参照）に分けられ、それぞれディスク１０の中心に最も接近する環状のＣＳＳゾーン１６と、スライダーがその上で上昇と落下してデータを保存するデータゾーン１７を具え、その横断面構造は図４に示されるようであり、アルミ基板１０１、該アルミ基板１０１の表面に電気めっきで生成されたニッケル−りん合金、ニッケル−りん合金にスパッタにより形成された磁性層１０２、磁性層１０２の表面を被覆する保護層１０３、及び界面摩擦を減らすための潤滑液層１０４を具えている。
【０００４】
ヘッド１１はデータゾーン１７にあってデータの読み取りと書き込みを行ない、データ書き込みはヘッド１１が所在位置の磁性を改変することにより、異なる磁性を以てデジタル信号０と１を表示することで達成される。
【０００５】
図３、４に示されるように、スライダー１５はディスク１０の表面に対向するエアベアリング表面（ａｉｒ−ｂｅａｒｉｎｇ  ｓｕｒｆａｃｅ）を具え、その面上に複数のパッド（ｐａｄｓ）とレール（ｒａｉｌｓ）１５０があり、このほか前縁（ｌｅａｄｉｎｇ
ｅｄｇｅ）１５１と後端（ｔｒａｉｌｉｎｇ  ｅｄｇｅ）１５２を具えている。電源起動前に、スライダー１５はディスク１０の最も内側のＣＳＳゾーン１６に停止し、ディスク１０と相互に接触し並びに未分離である。ハードディスクが運転する時、ディスク１０が気流を牽引してスライダー１５のエアベアリング方向に沿ってスライダー１５のエアベアリング表面に進入し、これによりスライダー１５とディスク１０間で気流による浮力が増し、この浮力がサスペンション１４が予めスライダー１５に印加する力（ｐｒｅｌｏａｄ  ｆｏｒｃｅ；この力はスライダー１５を緊密にディスク１０の表面に貼り合わせている）を克服するほど大きくなると、スライダー１５とディスク１０の間にエアベアリング（これはスライダー１５とディスク１０を分離させる非常に薄い空気層である）を発生し、スライダー１５とヘッド１１をディスク１０の上方に浮かせ（図３）、こうしてスライダー１５がヘッド１１を付帯しヘッド１１にディスク１０表面データの読み取りと書き込みの作業を行なわせる。
【０００６】
ハードディスクがディスク１０を順調に運転させスライダー１５にヘッド１１を伴い正常な作業を行なわせるためにいは、スライダー１５とディスク１０間の各種の作用力の生成する摩擦力（ｆｒｉｃｔｉｏｎ  ａｎｄ／ｏｒ  ｓｔｉｃｔｉｏｎ）を克服しなければならなず、それにはサスペンション１４が予め印加する力（ｐｒｅｌｏａｄ  ｆｏｒｃｅ）、ディスク１０とスライダー１５界面間の粘着力、及び接触界面間の表面形態により一体に結合される作用力が含まれる。一般に、摩擦力が過高の状況は、ディスク１０表面が平坦すぎる状況下で発生し、即ち、接触面積過大時に発生する。これにより、スライダー１５の上昇と降下の過程中にディスク１０表面と過高の摩擦力が形成されて、磨耗が発生するのを防止するため、通常は、ディスク１０のＣＳＳゾーン１６にテクスチャ加工を行なう。このテクスチャ加工技術は既に周知であり、機械式ゾーンテクスチャ加工（Ｍｅｃｈａｎｉｃ  Ｚｏｎｅ  Ｔｅｘｔｕｒｅ；ＭＺＴ）とレーザー式ゾーンテクスチャ加工（Ｌａｓｅｒ  Ｚｏｎｅ  Ｔｅｘｔｕｒｅ；ＬＺＴ）の二種類がある。その目的は、スライダー１５のＣＳＳゾーン１６にあっての摩擦力を減らすことにあり、そのうち、レーザー式ゾーンテクスチャ加工（ＬＺＴ）技術で形成されたテクスチャはレーザーバンプ１８（ｌａｓｅｒ  ｂｕｍｐ）と称される。アルミ基板ディスクに対しては、パルスレーザー（ｐｕｌｓｅｄ  ｌａｓｅｒ）光源が集光後にアモルファスニッケルりん合金のメッキされたアルミ基板表面に照射され、瞬間的に照射点部分を溶融させて液体となし、温度勾配或いは不純物濃度勾配が形成するこのエリアの中心とエッジの表面張力は相互に異なるため、凝固後に火山口形状のレーザーバンプ１８が形成され、これによりテクスチャ加工の目的を達成する。
【０００７】
周知のレーザーバンプ１８の断面構造には特許文献１〜４に記載のものがあり、いずれもレーザーを利用して磁気記録媒体の表面に、パルス方式で火山口状のレーザーバンプを形成している。周知のレーザーバンプ１８の断面形状は（図９の最も上の検出断面図形状を参照されたい）、中央部分のディスク１０表面（ｎｏｍｉｎａｌ  ｓｕｒｆａｃｅ  ｐｌａｎｅ）より低い凹部と、ディスク１０表面より高いリム（ｒｉｍ）部分を具え、このリムのディスク１０表面より突出する高さｈ（ｒｉｍ  ｈｅｉｇｈｔ）は０Åより大きく、中央の凹部の深さは５０Åより大きい。
【０００８】
一方で、保存容量を増し、データ読み書き速度を高め、安定性を増して信頼度を高められるように、ハードディスクメーカーは努力しており、この目標を達成するためには、スライダーの飛行高度を下げてディスクの保存密度を増加できるようにしなければならない。しかし、周知のレーザーテクスチャ加工技術により形成されたレーザーバンプを具えたディスク表面にあって、スライダーの飛行高度を下げることは極めて困難である。これは低飛行の状況でスライダーとディスクの干渉が発生しやすくなり、このために界面間の摩擦力と磨耗の発生が増すためである。
【０００９】
このほか、周知の技術には、上述のレーザーバンプの形状を改変してシャローピット（ｓｈａｌｌｏｗ  ｐｉｔ）とするものがある。これには、特許文献５、６、７、８がある。
【００１０】
特許文献５にはガラス基板のディスク表面にテクスチャを形成する技術が記載され、それはパルスレーザーを使用するが、アルミ基板を採用したディスクに対してどのように運用するか、及びレーザーの制御変数については記載されていない。
【００１１】
特許文献６には、光学リソグラフィー技術を採用して基板の表面にテクスチャを形成する技術が記載されているが、それはシャローピットを形成できるとはいえ、製造方法がパルスレーザー技術よりも明らかに複雑である。
【００１２】
特許文献７に記載の技術は、研磨技術（ｌａｐｐｉｎｇ  ａｎｄ  ｇｒｉｎｄｉｎｇ
ｔｅｃｈｎｉｑｕｅｓ）により達成されるものである。
【００１３】
特許文献８には、ケミカルエッチングの技術を利用してガラス基板のディスク表面にテクスチャを形成する技術が記載されている。
【００１４】
【特許文献１】米国特許第５，０６２，０２１号明細書
【特許文献２】米国特許第５，１０８，７８１号明細書
【特許文献３】米国特許第５，５２８，９２２号明細書
【特許文献４】米国特許第５，６３１，４０８号明細書
【特許文献５】米国特許第６，３５０，５０６号明細書
【特許文献６】米国特許第５，６２６，９４１号明細書
【特許文献７】米国特許第５，９１２，７９１号明細書
【特許文献８】米国特許第６，３９１，２１３号明細書
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１５】
本発明は将来の更に高い保存密度のディスクに対して設計されたものであり、これにより、本発明の対応する周知のレーザーバンプの高度は０〜４０Åの範囲内にあるものとする。
【００１６】
本発明は、一種のディスク表面のレーザーテクスチャの形成方法を提供することを目的とし、それは、ディスクの表面のランディングゾーン（ｌａｎｄｉｎｇ  ｚｏｎｅ）に多くの凹孔を形成する方法であり、これにより上述の問題を解決する。本発明の方法によると、まず、表層にニッケル−りん合金が電気めっきされたアルミ基板に対して、パルスレーザーを集光後にアルミ基板の内径エリア（０．６５インチ〜０．７８インチ）の表面（このエリアはいわゆるランディングゾーンと称される）に、パルスレーザーとパルス幅を制御する方式により照射し、アルミ基板表層のニッケル−りん合金に多くの凹孔を形成し、且つリムレス（ｒｉｍｌｅｓｓ）の凹孔を形成し、ヘッドが飛行するＣＳＳゾーンを形成する。
【課題を解決するための手段】
【００１７】
請求項１の発明は、エネルギー量を０．５μＪ〜６μＪに制御したパルスレーザーを利用しディスクのアルミ基板（２０）表面（２０１）に凹孔（２１）を形成することを特徴とする、ディスク表面のレーザーテクスチャの形成方法としている。
請求項２の発明は、パルスレーザーを波長１０６４ｎｍのガウス状のレーザービーム（ａ  ｂｅａｍ  ｏｆ  Ｇａｕｓｓｉａｎ  ｐｒｏｆｉｌｅ），即ちＴＥＭ00  モードを有するパルス式Ｎｄ−ＹＶＯ４固体レーザーシステムのパルスレーザーとすることを特徴とする、請求項１記載のディスク表面のレーザーテクスチャの形成方法としている。
請求項３の発明は、パルスレーザーのパルス幅を２０ｎｓ〜９０ｎｓとすることを特徴とする、請求項１記載のディスク表面のレーザーテクスチャの形成方法としている。
請求項４の発明は、凹孔（２１）をアルミ基板（２０）の内径エリア０．６５インチ〜０．７８インチの表面に形成することを特徴とする、請求項１記載のディスク表面のレーザーテクスチャの形成方法としている。
請求項５の発明は、凹孔（２１）のバンプ高度を０Åより低くすることを特徴とする、請求項１記載のディスク表面のレーザーテクスチャの形成方法としている。
請求項６の発明は、凹孔（２１）の深さを１０Å〜２０Åとすることを特徴とする、請求項１記載のディスク表面のレーザーテクスチャの形成方法としている。
請求項７の発明は、凹孔（２１）をリムレスの凹孔とすることを特徴とする、請求項１記載のディスク表面のレーザーテクスチャの形成方法としている。
【発明の効果】
【００１８】
本発明の提供する凹孔は、ヘッドとディスクの接触面積を減らすことができ、さらに、ヘッドとディスク界面間の摩擦力を減らし、これら凹孔に少量保留される潤滑液が、流失した潤滑液（ｌｕｂｅ）に対しても補充の作用を有し、スライダーとディスク表面間（Ｈｅａｄ−Ｄｉｓｋ  Ｉｎｔｅｒｆａｃｅ；ＨＤＩ）の耐用性（ｗｅａｒ  ｄｕｒａｂｉｌｉｔｙ）及び傾倒（ｔｉｐｐｉｎｇ）の問題を改善するのに役立ち、且つグライドアバランシェ（ｇｌｉｄｅ  ａｖａｌａｎｃｈｅ）の現象を減らすことができ、また、ヘッドの信号読み書き機能の低下を防止し、保存密度を高めるのに役立つ。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１９】
図６はディスク１０の断面構造図であり、データゾーン４１とＣＳＳゾーン４０を具えている。まず、表層にニッケル−りん合金２０１が電気めっきされたアルミ基板２０を準備する。アルミ基板２０の内径エリア（０．６５インチ〜０．７８インチ）の表面にあって、パルスレーザーで多数の凹孔２１を形成する。この凹孔２１の外貌は完全に周知のレーザーバンプとは異なる。それはリムレス（ｒｉｍｌｅｓｓ）の凹孔２１である。各凹孔２１の深さは１０Å〜２０Åとされ、こうしてＣＳＳゾーン４０が構築される。
【００２０】
図７に示されるように、ディスク１０の表面にあって、表面高度と平坦度を増すため、アルミ基板２０の表面のニッケル−りん合金２０１を電気めっきして更に上述の凹孔２１を形成した後に、ニッケル−りん合金２０１の表面に磁性層をスパッタし、続いて外層に保護層（ｏｖｅｒｃｏａｔ）２０２を形成して磁性層を保護し、最後に潤滑薄膜（ｌｕｂｒｉｃａｎｔ）２０３で被覆する。そのうち磁性層は通常コバルト、コバルト合金、クロム、クロム合金のいずれかとされる。保護層は炭素或いは水素化炭素とされる。
【００２１】
本発明は波長が１０６４ｎｍのガウス状のレーザービーム（ａ  ｂｅａｍ  ｏｆ  Ｇａｕｓｓｉａｎ  ｐｒｏｆｉｌｅ），即ちＴＥＭ00  モードを有するパルス式Ｎｄ−ＹＶＯ４固体レーザーシステムのパルスレーザーを使用する。最も重要な変数であるパルス幅（ｐｕｌｓｅ  ｗｉｄｔｈ）の範囲は２０ｎｓ〜９０ｎｓとしなければならず、並びにレーザーエネルギー量を０．５μＪ〜６μＪに制御して実行する。パルス幅、レーザーエネルギー量、及び凹孔２１の深さの三者の関係については、図８に示される図形を参照されたい。図８は凹孔２１が対応するレーザーエネルギー量とパルス幅の変数の関係を示している。図中、楕円形表記のエリアは凹孔２１が形成されるエリアの範囲を明確に示し、レーザー工程を上述の条件内で実行することにより、凹孔２１を形成することができる。
【００２２】
伝統的なレーザーバンプ１８のバンプ高度ｈ（ｂｕｍｐ  ｈｅｉｇｈｔ）及びパルスレーザーのエネルギー量の間の関係は、図９の最も上方に示されるとおりであり、この図より、レーザーエネルギー量の下降に伴い、バンプ高度ｈがプラスの値（即ちバンプ高度の基板の表面より高い距離）からマイナスの値（即ちバンプの高度が基板の表面より低い距離）に転じることが分かる。これにより、ただパルスレーザーのエネルギー量とパルス幅の変数を制御するだけで、リムレスの凹孔２１を形成でき、即ちこれが本発明の提供する凹孔２１である。
【００２３】
図１０を参照されたい。本発明の方法により形成された凹孔２１は、凹状を呈し、これに対して周知のレーザーバンプ１８の高度は０〜４０Åで、その形状はディスク１０の表面より突出している。これにより、スライダー３０が停止の状態から飛翔する時、図１０中に示されるように、スライダー３０がＣＳＳゾーン４０にあって飛翔後（即ちスライダー３０及びヘッド１１がいずれもＣＳＳゾーン４０より垂直に飛翔する）、そのＣＳＳゾーン４０とデータゾーン４１の間を往復する飛行軌跡３１ａは非常に滑らかであり、明らかな落差がない。図５に示される周知の技術と比較すると、周知のレーザーバンプ１８のバンプ高度はディスク１０の表面より高く、このためスライダー１５がＣＳＳゾーン１６にあって飛翔後、そのＣＳＳゾーン１６とデータゾーン１７の間を往復する飛行軌跡３１ｂには異なる異なる飛行高度があり、このような状況はヘッド１１とディスク１０の表面の衝突の機会を増しやすい。
【００２４】
反対に、本発明の提供する凹孔２１はヘッド１１とディスク１０の表面の衝突の発生を防止でき、ヘッド１１の磁性信号読み書き方面の能力の破壊を防止できる。即ち、グライドアバランシェ（ｇｌｉｄｅ  ａｖａｌａｎｃｈｅ）の現象を減らすことができ、このような発明は、スライダー３０の飛行高度を下げることでヘッド１１を更にディスク１０に接近させ、これによりディスクの保存密度を高めることができる。
【００２５】
最後に図１１を参照されたい。図中には異なるバンプ高度ｈのレーザーバンプと、レーザーバンプを未形成の平滑（ｓｍｏｏｔｈ）なディスク表面の、摩擦力（ｓｔｉｃｔｉｏｎ）に対する差異が示される。図１１の分析図から分かるように、レーザーバンプ未形成の平滑なディスク表面は比較的高い摩擦力を有し、これはそれとスライダー及びヘッドの間の接触面積が比較的大きいことによりもたらされる。また周知のレーザーバンプ（バンプ高度が０〜４０Å）が形成されたディスク表面は、スライダー及びヘッドとの間の接触面積がレーザーバンプの形状の貢献により減らされ、これによりその摩擦力が減っている。
【００２６】
摩擦力に関しては、本発明の方法により形成された凹孔２１は、バンプ高度がディスク１０表面より高い伝統的なレーザーバンプ１８と比較すると、図１１に示されるように、本発明の凹孔２１（バンプ高度が０Åより小さい）の発生する摩擦力のほうが明らかに低い。
【００２７】
また一方で、本発明の凹孔２１は一部の潤滑液（ｌｕｂｅ）を蓄積でき、スライダーとＣＳＳゾーンの連続間断式の接触摩擦過程で、ディスク表面の潤滑液が接触による付帯で減少しても、表面張力及び毛細作用により補充される。これによりディスク表面の厚い潤滑膜層が不要となるが一般のディスクの有する潤滑特性を保持でき、これによりヘッドとディスク表面間（ＨＤＩ）の耐磨耗性と傾倒（ｔｉｐｐｉｎｇ）の問題を改善でき、且つグライドアバランシェ（ｇｌｉｄｅ  ａｖａｌａｎｃｈｅ）のサイズを減らすことができ、また、ヘッドが潤滑液を吸着してヘッドの磁性信号読み書き方面での能力が低下するのを防止できる。
【図面の簡単な説明】
【００２８】
【図１】周知のハードディスクの構造図である。
【図２】図１の局部拡大図であり、ＣＳＳゾーンのレーザーバンプの分布を示している。
【図３】周知のヘッドがディスク上方を飛行する状態表示図である。
【図４】周知のディスクの構造断面図である。
【図５】周知のディスクの構造断面図である。
【図６】本発明のパルスレーザーで形成されたレーザー凹孔の断面構造分析図である。
【図７】本発明のパルスレーザーで形成されたレーザー凹孔の断面構造分析図である。
【図８】凹孔に対応するレーザーエネルギー量とパルス幅変数の関係図である。
【図９】パルスレーザーのエネルギー量とレーザーバンプ高度（ｈ）の間の関係図である。
【図１０】スライダーの本発明の方法により形成されたレーザー凹孔上方にあっての飛行説明図である。
【図１１】本発明の方法により形成されたレーザー凹孔の、摩擦力に対する機能比較図である。
【符号の説明】
【００２９】
１０  ディスク
１１  ヘッド
１２  アクチュエータ
１３  スピンドルモータ
１４  サスペンション
１５  スライダー
１６  ＣＳＳゾーン
１７  データゾーン
１０１  アルミ基板
１０２  磁性層
１０３  保護層
１０４  潤滑液層
１５０  レール
１５１  前縁
１５２  後端
１８  レーザーバンプ
４１  データゾーン
４０  ＣＳＳゾーン
２０１  ニッケル−りん合金
２０  アルミ基板
２１  凹孔
２０２  保護層
２０３  潤滑薄膜
３１ａ、３１ｂ  飛行軌跡
【図１】
2005135456.tif 000003
【図２】
2005135456.tif 000004
【図３】
2005135456.tif 000005
【図４】
2005135456.tif 000006
【図５】
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【図６】
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【図７】
2005135456.tif 000009
【図８】
2005135456.tif 000010
【図９】
2005135456.tif 000011
【図１０】
2005135456.tif 000012
【図１１】
2005135456.tif 000013